设计应用

基于FPGA的LVDS多通道视频流自动校准设计与实现

作者:陈宁1,谯谊1,雷伟林2,杜柏峰2,赵阳生2
发布日期:2024-06-24
来源:电子技术应用

引言

随着信息时代的蓬勃发展,显示行业需求的提高,主流显示技术QLED、MiniLED、OLED,逐渐被新一代Micro-LED微显示器技术所取代。Micro-LED具有高分辨率、高色域、高稳定性、低功耗、尺寸小、寿命长等诸多优点,已成为工业界研究的热点[1-3]。市场上Micro-LED恒流源驱动芯片能够搭载高分辨率的视频流数据。这意味着视频流传输需要更大的带宽,更高的传输速率。

在高速通信领域中一般采用串行/解串器SerDes技术去做多通道并行通信,SerDes处理信号走LVDS差分端口。通过LVDS低压差分技术传输信号,LVDS比传统接口有较低的电压摆幅,较强的抗干扰能力,较高的传输速率等优点[4]。由于是高速传输,时钟的采样具有不稳定性和数据位对齐等问题。传统的处理方法是通过在PC编写软件对采集的数据进行比较,从而确保通道采样的正确性[5],通过上位机采集,使得系统设计更为复杂,调节通道中数据位对齐需要一个个数据测试,时间较长。随着芯片技术的发展,现在高端FPGA芯片中具有GT收发器硬核资源,把数据和时钟绑定在一起,通过特殊的编码方案(例如8B/10B编码方案)传输到接收端,确保通道中数据的正确性[6-9],但是芯片成本较高,在工程应用上浪费资源。也有通过眼图去观察数据的采样率,确保通道中数据能够被正确接收[10]。本系统采用Xilinx FPGA xc7s15芯片,该芯片不具备GT收发器等资源。由于无法将时钟和数据绑定到同一通道,因此在PCB硬件走线时会有差分时钟线和差分数据线。具体来说本系统设计方案主要体现在以下几个方面:(1)通过Xilinx原语去把串行数据转换为并行数据,差分时钟转为单端时钟,并且用单端时钟去采样通道数据;(2)通过寻找参考端和监视端自适应去调节BITSLIP数据位对齐模块和采样稳定性IDELAY模块;(3)把采样得到的数据推送到恒流源芯片中。本系统在节省芯片购买成本的同时,保证了视频流数据能够高效、可靠、稳定地传输,具备实际工程应用价值。


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作者信息:

陈宁1,谯谊1,雷伟林2,杜柏峰2,赵阳生2

(1.利亚德集团 智能显示研究院,北京 100089;2.中国石油大学(北京) 信息科学与工程学院/人工智能学院,北京 102249)


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